轴流式动力涡轮绝热效率特性的测试方法研究

霍学敏，姚素娟，王振彪，阎瑞乾，辛鸿，梁玉明

(中国北方发动机研究所(天津)，天津 300400)

动力涡轮复合增压系统是指在涡轮增压柴油机的涡轮出口加装一个动力涡轮，使其进一步回收排气能量，从而能够进一步提高整机的能量利用率，降低燃油消耗量[1-2]。动力涡轮回收的功率可以通过功率耦合机构汇集到柴油机曲轴对外输出，能使柴油机整机的功率提高3%～5%；也可以通过高速发电机使其转化为电能储存，以供车载电气设备使用。对于运行工况相对平稳的柴油机(如长途重载货车、长途客车等)而言，动力涡轮复合增压系统是极具吸引力的增压技术之一[3]。

某型柴油机动力涡轮复合增压系统采用轴流式动力涡轮，以期利用轴流涡轮在U/C值较低时实现较高的涡轮效率，从而满足动力涡轮低膨胀比、低转速的设计要求。动力涡轮部件的性能指标，直接影响复合增压系统的匹配，故而需要针对动力涡轮的部件指标如膨胀比、输出功率、绝热效率等进行试验测定，为系统整体匹配提供依据。本研究通过试验方法对该型轴流式动力涡轮绝热效率进行了测定。

1 轴流式动力涡轮

图1示出某型柴油机动力涡轮复合增压系统采用的轴流式动力涡轮结构，拟安装在原增压器涡轮下游，实现对排气能量的进一步回收利用。该型动力涡轮的设计参数见表1。

图1 某柴油机用轴流式动力涡轮结构

动力涡轮型式轴流式设计点流量/kg·s-10.6设计点进口压力/kPa150～180(绝对压力)设计点出口压力/kPa0(绝对压力)设计转速/r·min-150 000输出功率/kW约50